第11章 TBM技术.pptVIP

第11章 隧道掘进机（TBM）法隧道结构;基本概念 岩石隧道掘进机（Tunnel Boring Machine）简称TBM——是利用岩石隧道掘进机在岩石地层中暗挖隧道的一种施工方法。通常是利用回转刀盘又借助推进装置的作用力从而使刀盘上的滚刀切割(或破碎)岩面，以达到破岩开挖隧道(洞)目的。 按岩石的破碎方式：挤压破碎式和切削破碎式。 掘进机构造：是由切削破碎装置、行走推进装置、出碴运输装置、驱动装置、机器方位调整机构、机架和机尾，以及液压、电气、润滑、除尘系统等组成。;11.2 TBM的分类;开敞式TBM工作原理;开敞式TBM工作原理;开敞式TBM工作原理;开敞式TBM工作原理;开敞式TBM工作原理;开敞式TBM软岩适应性;开敞式TBM软岩适应性;11.2 TBM的分类开敞式TBM软岩适应性;11.2 TBM的分类开敞式TBM软岩适应性;11.2 TBM的分类开敞式TBM软岩适应性;11.2 TBM的分类;①掘进与安装管片 ②撑靴收回换步;11.2 TBM的分类;１1.2 TBM的分类;11.2 TBM的分类;①掘进 ;11.2 TBM的分类;11.3 TBM施工的优点、缺点;11.3 TBM施工的优点、缺点;11.3 TBM施工的优点、缺点;2）不适宜中短距离隧道的施工 由于TBM体积庞大，运输移动较困难，施工准备和辅助施工的配套系统较复杂，加工制造工期长，对于短隧道和中长隧道很难发挥其优越性。国外实践表明，当隧道长度与直径之比大于600时，采用TBM施工是比较经济的。对于一般的单线铁路隧道，开挖直径通常在9～10m左右，按此计算，大于6km的隧道就可以考虑采用TBM施工。发达国家的隧道施工，一般优先考虑TBM法，只有在TBM法不适宜时才考虑采用钻爆法。我国是一个劳动力过剩的国家，钻爆法施工一直是我国的强项，已成功修建了5000多公里的铁路隧道，且钻爆法施工的进度仍在逐年加快。在我国，一般认为，小于10km的隧道难以发挥TBM的优越性，而钻爆法则具有相对经济的优势；对于10km～20km的特长隧道，可以对TBM法和钻爆法施工进行经济技术比较，选择适宜的施工方法；对于大于20km的特长隧道，则宜优先采用TBM法施工。另外，对于穿越江河、城市建筑物密集或地下水位较高隧道，考虑到施工安全和沉降控制等因素，不论隧道长短，则宜优先考虑采用盾构法施工。;3）断面适应性较差 断面直径过小时，后配套系统不易布置，施工较困难；而断面过大时，又会带来电能不足、运输困难、造价昂贵等种种问题。一般地，较适宜采用TBM施工的隧道断面直径在3m～l 2m；对直径在1 2m～1 5m的隧道应根据围岩情况和掘进长度、外界条件等因素综台比较；对于直径大于15m的隧道，则不宜采用TBM施工。另一方面，变断面隧道也不能采用TBM。 4）运输困难，对施工场地有特殊要求 TBM属大型专用设备，全套设备重达几千吨，最大部件重量达上百吨，拼装长度最长达200多米。同时洞外配套设施多，主要有混凝土搅拌系统、管片预制厂，修理车间、配件库、材料库、供水、供电、供风系统，运碴和翻碴系统，装卸调运系统，进场场区道路，TBM组装场地等。这些对隧道的施工场地和运输方案等都提出了很高的要求，可能; 有些隧道虽然长度和地质条件较适合TBM施工，但运输道路难以满足要求，或者现场不具备布置TBM施工场地的条件。 5）设备购置及使用成本大 TBM施工需要高负荷的电力保证、需要高素质的技术人员和管理队伍、前期购买设备的费用较高，这些都直接影响到TBM施工的适用性。;3 TBM施组的特点;11.4 影响掘进机选型的地质因素 ; 是刀具、刀圈及轴承的严重磨损以及上述部件频繁更换，费时且耗资较大。 （２）岩石结构面的发育程度 一般情况下节理较发育和发育的，掘进机掘进效率较高，因为节理不发育，岩体完整，掘进机破岩困难；节理很发育，岩体破碎，自稳能力差，掘进机支护工作量增大，同时岩体给掘进机撑靴提供的反力低，造成掘进推力不足，因而也不利于掘进机效率的提高。岩体结构面越发育，密度越大，节理间距越小，完整性系数越小，掘进机掘进速度有越高的趋势。必须指出的是，当岩体结构面特别发育，结构面密度极大，也即结构面间距极小，岩体完整性系数很小时，岩体已呈碎裂状或松散状，岩体强度极低，作为隧道工程岩体已不具自稳能力，在此类围岩中进行掘进施工，其掘进速度非但不会提高，反会因对不稳定围岩进行的大量加固处理而大大降低。;（３）岩石的耐磨性 岩石的耐磨性对刀具的磨损起着决定作用。岩石坚硬度和耐磨性越高，刀具、刀盘的磨损就越大。掘进机换刀量和换刀时间的增大，势必影响到掘进机应用的经济效益和掘进效率。刀具、刀圈及轴承的磨损，对掘进机的使用成本起很大的影响，而仅仅根据岩